CN102066195B - 一种止回设备和用于确定该止回设备的表观操作完整性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了在具有滚珠丝杠(21)的止回设备(20)的改进，所述滚柱丝杠连接至具有可逆极性(±L)的可变负载并且具有贯穿壳体(24)的部分。该设备包括制动机构(29)，其作用于壳体和滚珠丝杠之间，用于施加阻碍滚珠丝杠沿“辅助”负载方向移动、但基本不阻碍滚珠丝杠沿“反向”负载方向移动的作用力。该改进大致包括：第一弹簧(43)，其作用于壳体和制动机构之间以在制动机构上施加第一预加载力(F1)，用于模拟沿所述方向中的一个施加在滚珠丝杠上的外部负载；因此能够在没有外部负载作用于滚珠丝杠上时检查止回设备的表观操作完整性。

Description

一种止回设备和用于确定该止回设备的表观操作完整性的方法
技术领域
本发明总体上涉及一种用于防止滚珠丝杠受到“辅助”负载时意外旋转的止回设备的技术领域，更具体地涉及一种用于确定与用来可控地移动机翼表面(例如，平衡调整片)的滚珠丝杠相关联使用的止回设备的操作完整性的改进方法和装置。
背景技术
滚珠丝杠目前普遍用于各种应用场合。其中一种应用场合是控制机翼表面(诸如，平衡调整片)的移动。在这种应用中，驱动机构被装配在飞行器上，并且被用来选择性地沿合适的角方向旋转滚珠丝杠。螺母通过螺纹装配在滚珠丝杠上，并且被设置成在偏心的位置上接合机翼表面。因此，马达可以选择性地沿一个角方向相对于螺母旋转滚珠丝杠以使机翼表面沿一个方向移动或枢转，或者选择性地使滚珠丝杠相对于螺母沿相反的角方向旋转以使机翼表面沿相反方向移动或枢转。
止回设备与这种机构一同使用以提供阻止滚珠丝杠沿着将会导致机翼表面沿所施加的气动力(即，“辅助”负载)的方向移动的方向旋转的作用力，同时施加阻止滚珠丝杠沿着将会导致机翼表面逆着所施加的气动力(即，“反向”负载)移动的方向旋转的微小作用力或没有该作用力。在本文中，滚珠丝杠指的是螺杆以及拧在其上的螺母。可以根据需要相对于螺母旋转螺杆或相对于螺杆旋转螺母。
在第6,109,415号美国专利中示出和描述了这种止回设备的一个实例，因此该专利文献的全文参考并入本文中。
这种飞行器的应用场合通常需要在“辅助”或“反向”负载作用于滚珠丝杠上之前使机翼表面处于滑流中。
通常希望能够在飞行器处于地面上时和在机翼表面未受负载时检查这种止回设备的表观操作完整性。
在第6,631,791B2和7,672,540B1号美国专利中示出和描述了其它止回设备的细节，这些专利文献的全文因此参考并入本文中。
发明内容
仅以说明性而非限制性目的附带参考公开实施例的相应部件、部分或表面，本发明大致提供了改进的用于确定止回设备(20)的操作完整性的方法和装置。
在一个方面，本发明提供了在具有滚珠丝杠(21)的止回设备上的改进，所述丝杠连接至具有可逆极性(±L)的可变负载并且具有贯穿壳体的部分，该设备包括制动机构(29)，所述制动机构作用于壳体和滚珠丝杠之间，用于施加阻碍滚珠丝杠沿“辅助”负载方向移动、但基本不阻碍滚珠丝杠沿“反向”负载方向移动的作用力。该改进大致包括：第一弹簧(43)，其作用于壳体和制动机构之间以在制动机构上施加第一预加载力(F1)，用于模拟沿所述方向中的一个施加在滚珠丝杠上的外部负载；因此能够在没有外部负载作用于滚珠丝杠上时检查止回设备的表观操作完整性。
这种改进还可以包括第二弹簧(44)，其作用于壳体和制动机构之间以在制动机构上施加第二预加载力(F2)，用于模拟沿所述方向中的另一个施加在滚珠丝杠上的外部负载。
预加载力之一大于预加载力中的另一个。
该止回设备可被装配在飞行器(45)上。这种飞行器可以具有机翼表面(46)，其被设置成在滚珠丝杠上施加作用力。第一预加载力允许在飞行器处于地面上时检测止回设备的操作完整性。
“辅助”和“反向”负载之一可以在止回设备上施加拉力，“辅助”和“反向”负载中的另一个可以在止回设备的制动机构上施加压缩力。
第一预加载力要求向滚珠丝杠施加力矩阈值来移动滚珠丝杠。止回设备的操作完整性可以根据力矩阈值和移动滚珠丝杠所需要的实际力矩来确定。
电动马达(48)可被用于选择性地沿合适方向转动滚珠丝杠，止回设备的操作完整性可以根据移动滚珠丝杠所需要的马达电流实际值和移动滚珠丝杠所需要的马达电流理论值来确定。
在另一方面，本发明提供一种改进的用于检测装配在飞行器(45)上且被用来防止连接机翼表面(46)的滚珠丝杠(21)意外发生旋转的止回设备(20)的表观操作完整性的方法，该止回设备具有制动机构(29)，其作用于飞行器和滚珠丝杠之间以用于生成阻碍滚珠丝杠沿“辅助”负载方向移动、但基本不阻碍滚珠丝杠沿“反向”负载方向移动的作用力。该方法包括以下步骤：提供第一弹簧(43)；使第一弹簧在制动机构上施加第一预加载力(F1)；在飞行器处于地面上时，确定移动滚珠丝杠需要的实际力矩(Ta)；将该实际力矩与移动滚珠丝杠所需要的理论力矩(Tt)作比较；如果实际力矩小于理论力矩，则推断止回设备操作不正常；从而能够在飞行器处于地面上时对止回设备的表观操作完整性进行检测。
因此，本发明的总体目标是提供改进的用于检测或推断止回设备的操作完整性的方法和装置。
这些和其它目标及优点将从上述和下列说明书、附图和所附权利要求中变得显而易见。
附图说明
图1是改进的止回设备的局部纵向竖直视图，其中部分为剖面，部分为立视图，该视图示出了作用于壳体和制动结构之间的第一和第二预加载弹簧；
图2是局部横向竖直视图，该视图是在除去滚珠丝杠的情况下沿图1中的线2-2截得的；
图3是局部示意图，其示出了作用在制动结构上的各种作用力；
图4是示意图，其示出了以可操作的方式安装在作用于机翼表面和飞行器机身之间的滚珠丝杠上的止回设备。
具体实施方式
首先，应清楚地认识到在所有附图中，相似的附图标记均用于标识相同的结构元件、部分或表面，因为这些元件、部分或表面将通过整个书面说明书(该具体实施方式部分为其整体的一部分)得到进一步描述或解释。除非另外说明，附图将用于结合说明书来阅读(例如剖面线、部件结构、比例、角度等)，并且应被视为本发明的整个说明书的一部分。在下列描述中，术语“水平”、“竖直”、“左”、“右”、“上”、“下”及其形容词和副词性衍生词(例如“水平地”、“向右地”、“向上地”等)仅是指所示结构在附图面向读者时的方位。同样，术语“向内地”和“向外地”通常指表面相对其延长轴线或者旋转轴线(视情况而定)的方位。
现在参见附图，具体参见图1和图2，本发明提供了在止回设备(其总体用20指示)上的改进。该止回设备被示出具有滚珠丝杠(其总体上用21指示)，其由内部部件22(即，拉杆)和固定连接在内部部件上的外部部件23构成。该滚珠丝杠连接具有可逆极性(±L)的负载，并且具有贯穿壳体24的部分，在图1中示出。该壳体被示出是由包括中央部件25、上部部件26和下部部件28在内的各种部件构成的组件。
制动机构(其总体上用29指示)以可操作的方式被设置成作用于壳体和滚珠丝杠之间，用于施加阻碍滚珠丝杠沿“辅助”负载方向移动、但基本不阻碍滚珠丝杠沿“反向”负载方向移动的作用力。该制动机构29被示出包括作用在从滚珠丝杠外部部件沿径向向外伸出的环形凸缘30上的两个不同的子组件。制动机构的右侧部件被示出包括以下部件：环形止推端板31，其抵靠壳体并且通过防转销32被阻止相对于壳体发生旋转；环形止推轴承33、34；环形棘轮板35；环形制动环36；以及另一环形构件38，其抵靠滚珠丝杠凸缘30并且通过防转销39被阻止相对于滚珠丝杠凸缘发生旋转。制动组件的左侧部件是右侧部件的镜像。因此，相同的附图标记已被用于标识制动构件的左侧部件的相应部件、部分或表面。
如图2中最佳示出的那样，棘爪40、40被装配在壳体上，并且以可操作的方式被设置成接合棘轮35’。这些棘爪被装配用于在销41、42上旋转，并且受到弹簧偏压以接合合适的棘轮。棘轮35的齿指向一个角度方向，棘轮35’的齿指向相反的角度方向。因此，与棘轮相关的棘爪被布置成允许沿一个方向的运动，但阻止沿另一个方向的运动，尽管因为棘轮方向发生翻转，这两套轴向隔开的棘爪发生翻转。
本发明的这部分内容总体上在第6,109,105号美国专利中得到教导和描述。
这种改进提供第一弹簧43，其作用于壳体和制动机构之间以在制动机构上施加第一预加载力(F1)，用于模拟沿所述方向中的一个方向施加在滚珠丝杠上的外部负载，使得能够在没有外部负载作用于滚珠丝杠上时检查止回设备的操作完整性。这种改进还可以包括第二弹簧44，其作用于壳体和制动机构之间以在制动机构上施加第二预加载力(F2)，用于模拟沿所述方向中的另一个方向施加在滚珠丝杠上的外部负载。在优选实施例中，第一和第二预加载弹簧43、44为盘形弹簧，其被设置成作用于壳体和制动机构之间，并且被设置成彼此相对。
由弹簧43施加的作用力(F1)可以大于由弹簧44施加的反向作用力(F2)。如在图3中最佳示出的那样，第一弹簧43可以被设置成在制动机构上施加约7000磅的向右作用力，而第二弹簧44可以被设置成在制动机构上施加约2000磅的向左作用力。
如图4所示，止回设备适于装配在飞行器45上。这种飞行器可以具有在中间枢转的机翼表面46，其被设置成在滚珠丝杠上施加作用力。滚珠丝杠通过驱动设备(诸如电动马达)选择性地沿合适的角方向旋转。第一预加载力(无论有第二预加载力与否)允许在飞行器处于地面上时检查止回设备的操作完整性。
“辅助”和“反向”负载之一在制动机构上施加张力，“辅助”和“反向”负载中的另一个在制动机构上施加压缩力。第一预加载力要求向滚珠丝杠施加力矩阈值来移动滚珠丝杠。止回设备的操作完整性可以根据移动滚珠丝杠所需要的实际力矩和力矩阈值来确定。在一种形式中，如果移动滚珠丝杠所需要的实际力矩小于力矩阈值，则感测到缺陷或故障。
在另一实施例中，电动马达被用于选择性地沿合适方向转动滚珠丝杠。移动滚珠丝杠所需要的电动马达电流理论值是已知的。止回设备的操作完整性可以根据移动滚珠丝杠所需要的电动马达电流实际值和移动滚珠丝杠所需要的电动马达电流理论值来确定。同样，如果移动滚珠丝杠所需要的电动马达电流实际值小于电动马达电流理论值，则表明存在故障或缺陷。
在另一方面，本发明提供一种改进的用于检测装配在飞行器上且被用来防止连接机翼表面的滚珠丝杠意外发生旋转的止回设备的操作完整性的方法。该止回设备具有制动机构，其作用于飞行器和滚珠丝杠之间，用于生成阻碍滚珠丝杠沿“辅助”负载方向移动、但基本不阻碍滚珠丝杠沿“反向”负载方向移动的作用力。该方法大致包括以下步骤：提供第一弹簧；使第一弹簧在制动机构上施加第一预加载力；在飞行器处于地面上时，确定移动滚珠丝杠实际需要的力矩；将该实际力矩与移动滚珠丝杠所需要的理论力矩作比较；如果实际力矩小于理论力矩，则推断止回设备操作不正常；从而能够在飞行器处于地面上时对止回设备的操作完整性进行检测。
变型
本发明明确考虑能够实施多种改变和增加。例如，必要时能够轻易地改变滚珠丝杠的结构和配置。在所示形式中，滚珠丝杠为通过其间的花键连接被限制成共同旋转的内部部件22和外部部件23。可以采用其它类型的滚珠丝杠。例如，第6,109,415号美国专利中示出了具有向外延伸的径向凸缘的滚珠丝杠和作用于壳体与该滚珠丝杠之间的制动机构的另一种结构。
同样，能够根据需要改变壳体的结构和配置。
在优选实施例中，含有斜辊的制动环以可操作的方式被设置成制动机构的一部分。获得的并不总是这样的需要，并且这种制动环根据需要可以被改变或变型，或者一起被省略。
因此，虽然已经示出和描述了这种改进的止回设备的当前优选形式，并且讨论了它的几种改变，但是本领域技术人员将轻易地意识到可以对其进行各种额外的改变和改进，同时不脱离由以下权利要求限定和区分的本发明的精神。

Claims (8)

1.一种具有滚珠丝杠(21)的止回设备(20)，所述滚珠丝杠与具有可逆极性(±L)的可变负载相连并且具有贯穿壳体(24)的部分，所述止回设备包括制动机构(29)，所述制动机构作用于所述壳体(24)和所述滚珠丝杠(21)之间以用于产生阻碍所述滚珠丝杠沿“辅助”负载方向移动、但基本上不会阻碍所述滚珠丝杠沿“反向”负载方向移动的作用力，其特征在于，所述止回设备包括：
第一弹簧(43)，其作用于所述壳体和所述制动机构(29)之间以在所述制动机构上施加第一预加载力(F1)，用于模拟沿所述“辅助”和“反向”负载方向中的一个方向施加在所述滚珠丝杠上的外部负载；
由此在没有外部负载作用于所述滚珠丝杠(21)上时，所述止回设备的表观操作完整性能够被检查。
2.如权利要求1所述的止回设备(20)，其还包括：
第二弹簧(44)，其作用于所述壳体(24)和所述制动机构(29)之间以在所述制动机构(29)上施加第二预加载力(F2)，用于模拟沿所述“辅助”和“反向”负载方向中的另一个方向施加在所述滚珠丝杠上的外部负载。
3.如权利要求2所述的止回设备(20)，其中，所述第一和第二预加载力(F1，F2)中的一个大于所述第一和第二预加载力(F1，F2)中的另一个。
4.如权利要求1所述的止回设备(20)，其中，所述止回设备(20)被装配在飞行器(45)上，其中所述飞行器具有机翼表面(46)，所述机翼表面被设置成在所述滚珠丝杠(21)上施加作用力，并且所述第一预加载力(F1)允许在所述飞行器处于地面上时检查所述止回设备的操作完整性。
5.如权利要求1所述的止回设备(20)，其中，所述“辅助”和“反向”负载中的一个在所述制动结构上施加拉力，并且所述“辅助”和“反向”负载中的另一个在所述制动机构上施加压缩力。
6.如权利要求1所述的止回设备(20)，其中，所述第一预加载力(F1)使得向所述滚珠丝杠施加一力矩阈值来移动所述滚珠丝杠，所述止回设备的操作完整性根据所述力矩阈值和移动所述滚珠丝杠所需要的实际力矩来确定。
7.如权利要求6所述的止回设备(20)，其中，电动马达(48)被用于选择性地沿合适方向转动所述滚珠丝杠，其中移动所述滚珠丝杠所需要的马达电流理论值是已知的，所述止回设备的操作完整性根据所述马达电流理论值和移动所述滚珠丝杠所需要的马达电流实际值来确定。
8.一种用于检测装配在飞行器(45)上且被用来防止连接至机翼表面(46)的滚珠丝杠(21)意外发生旋转的止回设备(20)的操作完整性的方法，所述止回设备具有制动机构(29)，所述制动机构作用于所述飞行器(45)和所述滚珠丝杠(21)之间以用于生成阻碍所述滚珠丝杠(21)沿“辅助”负载方向移动、但基本上不会阻碍所述滚珠丝杠(21)沿“反向”负载方向移动的作用力，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
提供第一弹簧(43)；
使所述第一弹簧在所述制动机构上施加第一预加载力(F1)；
在所述飞行器处于地面上时，确定移动所述滚珠丝杠需要的实际力矩；
将所述实际力矩与移动所述滚珠丝杠所需要的理论力矩作比较；以及
如果所述实际力矩小于所述理论力矩，则推断所述止回设备操作不正常；
由此能够在所述飞行器处于地面上时对所述止回设备的表观操作完整性进行检验。
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